CH289451A - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines mit einem Schleifmittel beladenen Gasstromes. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines mit einem Schleifmittel  beladenen Gasstromes.         Gegenstand    der vorliegenden Erfindung  ist ein Verfahren zur Erzeugung eines mit  einem Schleifmittel beladenen Gasstromes so  wie eine Vorrichtung zur Durchführung des       erfindungsgemässen    Verfahrens.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist da  durch gekennzeichnet, dass man pulverförmi  ges Schleifmittel einem unter Druck zuströ  menden Gas in einer Menge von 0,3 X 106  bis 3,0 X 1.06 Teilchen pro 16,4     cm3    Gas bei  Atmosphärendruck zuführt und das mit dem       Schleifmittel    beladene Gas durch eine Düse       -,bgibt,    deren Austrittsöffnung einen solchen  Querschnitt aufweist, dass der beladene Gas  strom. eine     Austrittsgeschwindigkeit    von 508       1)is        ?540    m pro Sekunde aufweist.  



  Die Vorrichtung zur Durchführung des  erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch       gekennzeichnet,    dass sie eine Düse, eine Quelle  für komprimiertes Gas, eine Leitung, welche  die     Gasquelle    mit der Düse verbindet, ein  Ventil zur Kontrolle der Strömung durch die       Leitung,    einen Behälter für das Schleifmittel,       eine        Vorrichtung        zur        Einführung        des     in die Leitung und Mittel zur     Vibra-          tion    des Behälters aufweist.

    Anwendungsgebiete des Verfahrens und  der Vorrichtung gemäss der Erfindung sind       beispielsweise:    leichte     Entgratungsarbeiten,          Entfernung    von. Oberflächenbelägen, wie me  tallischen Filmen auf Glas und keramischen  Flächen, Schneiden und Schleifen von äusserst         harten    und/oder spröden Materialien, Auf  rauhen, Bohren von Löchern in dünne Pro  file, Reinigung von     Diamantsteinen,    Reini  gung frisch gegossener Goldplomben, Brücken  und Prothesen, Aufrauhen von zu vereinigen  den Flächen zwecks Erhöhung des Haftver  mögens, Schleifen von Porzellanzähnen und  Entfernung von Rost von Instrumenten aus       Kohlenstoffstahl.     



  Nachstehend ist das Verfahren nach der  Erfindung an Hand der auf beiliegender  Zeichnung dargestellten, beispielsweisen Aus  führungsform der erfindungsgemässen Vor  richtung zur Ausführung des Verfahrens bei  spielsweise beschrieben.  



       Fig.    1 zeigt schematisch den Aufbau der  Vorrichtung zur Erzeugung eines mit einem  Schleifmittel beladenen Gasstromes.  



       Fig.    2 zeigt teilweise in Seitenansicht, teil  weise im Schnitt die Teile für die Zuführung  des Schleifmittels zum Gasstrom.  



       Fig.    3 zeigt eine Ansicht von unten des  in     Fig.    2 gezeigten Behälters für das Schleif  mittel.  



       Fig.    4 ist eine Ansicht der Lochplatte,  durch welche die     Schleifmittelteilchen    aus  dem Fülltrichter des Behälters der Kammer  zugeführt werden, in der sie mit dem Druck  gas vermischt werden, und       Fig.    5 ist ein Längsschnitt durch einen  Handgriff mit der Austrittsdüse für den  mit Schleifmittel beladenen Gasstrom.      Zuerst wird die in der Zeichnung darge  stellte Vorrichtung beschrieben. Diese um  fasst eine Hochdruckflasche 6 für hochkom  primiertes,     inertes    und ungiftiges Gas, wie       Kohlensäure,    die für die Durchführung des  erwähnten Arbeitsverfahrens als besonders  wertvoll befunden     wurde.    Man kann jedoch  auch andere Gase verwenden.  



  Das Gas verlässt die Flasche 6 durch den  Anschluss 7 und geht dann durch den Druck  regler 8 hindurch. Von da aus geht es durch  die Leitung 9, die, falls erforderlich, flexibel  sein kann, z. B. um die unten beschriebenen  Vibrationen des Behälters 10 aufzufangen, in  dem das pulverförmige Schleifmaterial auf  bewahrt wird. Die Leitung 9 tritt am Boden  des Behälters 10 ein und mündet in eine  Mischkammer 11 von kleinerer Kapazität als  der Behälter, in der das Schleifmittel mit dem  unter Druck zuströmenden Gas gemischt wird.

    Die Mischung v     erlässt    dann den Behälter  durch die Leitung 12, die flexibel ausgebildet  ist, und man sieht, dass die     Zuführleitung    9  und die     Abführleitung    12 an der Mischkam  mer zueinander rechtwinklig angeschlossen  sind, wobei der Anschluss der     Abführleitung     vorzugsweise etwas höher angeordnet ist als  der der     Zuführleitung.        Diese-konstruktiven     Merkmale und besonders der Richtungswech  sel zwischen dem eintretenden Gas und der       weggehenden    Mischung wirken alle zusammen  zur Erreichung einer starken Turbulenz in  der Mischkammer 11, die genügt,

   dass alle  pulverartigen Teilchen des in die Mischkam  mer eingeführten Schleifmittels mitgeführt  und vom Gas weggetragen werden.  



  Die Leitung 12 erstreckt sich bis zum  Handstück 13, das eine Düse 14 aufweist,  durch welche der Strom des mit Schleifmittel  beladenen Gases als sehr feiner Strahl aus  tritt. Die Einzelheiten dieses Handstückes  werden später beschrieben.  



  In der Leitung 12 ist ein Ventil zur Kon  trolle der Strömung der Mischung vorgesehen.  In der vorliegenden Ausführungsform hat  dieses Ventil die Form eines Quetschventils  15, dessen Betätigungsorgan 17 unter Feder  belastung steht und normalerweise die Lei-         tung    abschliesst, wie dies in     Fig.    1 dargestellt  ist. Dieses Ventil kann mittels des     Solenoids     16 geöffnet werden, dessen Spule erregt. wird,  wodurch das Organ 17, das am Ende der Ar  matur 18 befestigt ist, emporgehoben wird,  sobald durch den Fussschalter 19 der an die  elektrische     Zuführleitung    20 angeschlossene  Stromkreis geschlossen wird.

   Das Organ 17  bewegt sieh in einem Block 21 hin und her,  durch den ein flexibler Abschnitt der Leitung  12 hindurchgeführt ist, so dass der Durchgang  durch die Leitung 12 durch einfaches Zusam  menquetschen der Leitungswand, wie in       Fig.    1 deutlich ersichtlich, gesperrt. werden  kann.  



  Unter Bezugnahme auf     Fig.    2 sieht man,  dass der Behälter 10 für das Schleifmittel  einen. konischen     trichterartigen    Teil 22 auf  weist, der das Schleifmittel gegen die obere  Fläche einer Lochplatte 23 leitet, die in einer  geeigneten Aussparung in der Grundplatte  24 des Behälters sitzt und als Deckenelement  für die Mischkammer 11 dient.  



  Die Lochplatte ist von einer Anzahl kreis  förmig angeordneter kleiner Löcher 25 durch  brochen, deren Zahl und Grösse so gewählt  sind, dass bei ruhendem Behälter das pulver  förmige Schleifmittel nicht in die Mischkam  mer 11 fällt. Bei der dargestellten Ausfüh  rungsform sind 24 Löcher mit einem Durch  messer von z. B. 0,53 mm Durchmesser vorge  sehen.  



  Der Behälter 10 ist, luftdicht und oben  durch einen Deckel 26 abgeschlossen, der auf  geschraubt und gegen eine Dichtung 27 ge  drückt ist.  



  Das durch die Leitung 9 ankommende  Gas steht unter beträchtlichem Druck und um  diesen     Druch    im Behälter und in der Misch  kammer so rasch als möglich auszugleichen, ist  das von der Kammer 11 sich nach oben er  streckende Rohr 28 vorgesehen, das in eine       Ausnehmung    29 an der Unterseite des  Schraubdeckels 26     hineinragt.    Das obere Ende  des Rohres 28 ist geschlossen, damit das  Schleifpulver bei     abgenommenem    Deckel 26  beim Einfüllen nicht. in das Rohr eintreten  kann.

   Seitliche Öffnungen 30 am obern Rohr-      ende ermöglichen den Durchgang des Gases  aus dem Innern des Rohres in den Behälter  10 an einer Stelle, die über dem Niveau des  Schleifmittels liegt, welches natürlich mit der  Menge des Behälters vorhandenen Schleifmit  tels wechselt. Der Durchmesser des Ausgleichs  rohres ist ein Vielfaches von dem der Aus  gangsleitung 12, so dass der Druck in der  Mischkammer 11 und im Raume über dem  Schleifmittel im Behälter 10 stets so weit  gehend ausgeglichen ist, dass die Zufuhr des  Schleifmittels in die Mischkammer nicht     be-          einflusst    wird.

      Das untere Ende des Ausgleichsrohres  passt genau in eine zentrale Öffnung der Loch  platte 23, die innerhalb des Lochringes 25 an  geordnet ist, wie das aus     Fig.    2 der Zeich  nung ersichtlich ist. Die lichte Weite des       Ausgleichsrohres    kann bei einem Lichtdurch  messer von z. B 1,52 mm der Leitung 12  11,12 mm betragen, was, wie Versuche ergaben,  ausgezeichnete Ergebnisse zeitigt, obschon  man natürlich diesen Durchmesser in einem  beträchtlichen Bereich variieren kann. Der  wesentliche Faktor ist, dass der Durchmesser  viel grösser ist als derjenige der Abgangs  leitung 12, so dass nach Einschalten des Gas  druckes im Behälter 10 eine rasche Druckaus  bildung stattfindet.

   Auf diese Weise wird ein  Druckausgleich zwischen dem Behälter 10 und  der Mischkammer 11 erreicht und aufrecht  erhalten, ohne die Lage des Schleifpulvers an  der Lochplatte 23 zu stören.    Es ist festzustellen, dass die Mischung aus       Gas    und Schleifmittel von der Mischkammer  nicht direkt in die Luft austritt, sondern noch  durch die Leitung 12 mit verhältnismässig  kleinem Durchmesser (z. B. 1,52 mm) zur  Düse 14 von noch kleinerer lichter Weite ge  führt wird.

   Wenn nicht die eine Ausgleich  strecke bildende Leitung 12 vorhanden wäre,  würde dies zu unstabilen Bedingungen füh  ren,     besonders    dann, wenn der Gasdruck ein  geschaltet wird, so dass     ungleichmässige    Men  gen des Schleifpulvers in die Mischkammer  11 gelangen, was eine     intermittierende    und  unbefriedigende Arbeitsweise ergibt,    Nun soll der Mechanismus beschrieben  werden, durch den die     Schleifmittelteilchen     dem Gasstrom zugeführt werden. Der Schleif  mittelbehälter 10 ist an einer horizontalen  Tragplatte 31 befestigt durch Bolzen 32,  welche sich durch die Tragplatte hindurch. in  die Grundplatte 24 erstrecken.

   An ihren  Enden besitzt die Tragplatte abwärts gerich  tete Lappen 33 und 34, die mittels der  Schraubenbolzen 37 und der Schienen 38 an  den Blattfedern 35 und 36 befestigt sind. Die  Blattfedern sind am untern Ende mittels der  Bolzen 40 und der Schienen 41- an einem  schweren     Gusseisensockel    39 befestigt, wobei  die Feder 35 am vorspringenden Teil 42 und  die Feder 36 an der Wand der     Ausnehmung     43 befestigt ist,     wie    aus     Fig.    2 ersichtlich. Wie  man sieht, sind die Federn derart schräg an  geordnet, dass sie mit der Vertikalen einen  Winkel von ungefähr 20  einschliessen. Dieser  Winkel kann jedoch etwas variieren, doch hat  die Erfahrung gezeigt, dass ein Winkel von  20  sehr gute Ergebnisse liefert.

      Ein Elektromagnet 44 mit dem Kern 45  im am     Gusseisensockel    39 mittels der Be  festigungsplatte 46 und Schrauben 47 be  festigt. Die Platte ist verstellbar, damit der  Luftspalt 48 zwischen dem Kern 45 und dem  Magnetanker 49 eingestellt werden kann. Letz  terer ist am Lappen 33 gerade hinter der  Schiene<B>38</B> angebracht und mittels der Schrau  ben 37, die in ein     Innengewinde    des     Ankers     passen, befestigt.  



  Der Sockel 39 besitzt z. B. Gummiunter  lagen als Füsse 50; es könnten auch sonstige  Polsterungen sein.  



  Der Strom zur Betätigung des Elektro  magneten wird ebenfalls von der Leitung 20  abgenommen, die z. B. aus dem 110 Volt     /        60-          Perioden-Netz        gespiesen    wird, wobei die Zu  führung zum Magneten 44 über einen Selen  gleichrichter 52 erfolgt. Durch     Unterdrük-          kung    der einen Wellenhälfte wird der Strom  in einen     pulsierenden    Strom umgewandelt,  wobei die Zahl der magnetischen Impulse 3600  Impulse pro" Minute beträgt. Die Spannung  an der Spule 44 kann mittels der Wider-      stände 53 eingestellt, werden. Sie kann am  Voltmeter 54 abgelesen werden.  



  Wenn der Strom eingeschaltet wird, wird  die den Behälter 10 tragende Platte 31 in  Vibration versetzt, und die     Vibrationsbewe-          gung    derselben hat sowohl eine vertikale als  auch eine horizontale Komponente. Der Win  kel zwischen der     Axe    des Magnetkernes 45  und der horizontalen Tragplatte 21 ist der  gleiche wie     zwischen    den Federn 35 und der       Vertikalen,    nämlich 20 . Im Betrieb wird des  halb die Platte nach unten und hinten ge  zogen, worauf die Federn sie nach oben und  vorn zurückführen.

   Diese Bewegung bewirkt,  dass die     Schleifmittelteilchen    vom Behälter  10 durch die Öffnungen 25 in die Mischkam  mer 11 eintreten.     Schleifmittelteilchen,    die auf  der Lochplatte 23 liegen, kommen über die       Öffnungen    25 zu liegen, und da der Durch  messer der Pulverteilchen z. B. zwischen 10  und 44     Mikron    liegt und damit etwas kleiner  ist als der Lochdurchmesser, ergibt sich ein  gleichmässiger Zustrom der Teilchen in die  Mischkammer 11, wo sie vom durch die Kam  mer strömenden Gas mitgeführt und in die  Leitung 12 getragen werden. Das Gas wirbelt  durch die Mischkammer und nimmt. dabei  Pulver auf, solange die     Vibration        fortgesetzt     wird.

   Sobald jedoch die     Vibration    aufhört,  hört auch die Zufuhr der Schleifmittelteil  ehen in die     Mischkammer    auf, selbst wenn das  Gas noch durch diese     hindurchströmen    sollte.  



  Nicht alle Teilchen auf der Lochplatte 23  gehen durch die Öffnungen hindurch, einige  werden unter dem Einfluss der Bewegung ihre  Bahn fortsetzen und sogar an der geneigten  Fläche des Trichters 22 emporsteigen oder  emporzusteigen versuchen. Das Ergebnis ist,  dass die Teilchen im Behälter in ständigem  Fluss sind und eine sehr regelmässige     Zir-          kulationsbewegung    sowohl in vertikaler als  auch in horizontaler Richtung ausführen, die       einen    gleichmässigen     Pulverfluss    durch die  Lochplatte 23 hindurch bewirkt. Durch Ver  änderung der Amplitude der Vibration  durch Vergrössern oder Verkleinern des Luft  spaltes 48 kann die der Mischkammer zuge  führte     Pulvermenge    leicht verändert, werden.

      Die beschriebene Anordnung ermöglicht,  den     Zufluss    des Schleifpulvers in den Gas-     s     Strom in Abhängigkeit von der Spannung am  Voltmeter aufzuzeichnen, so dass man für jede  einstellbare Spannung den tatsächlichen Teil  chenzufluss kennt.     Gewünschtenfalls    ist. es  sogar möglich, die Skala des Voltmeters in Ge  wichts- oder Volumeneinheiten des Schleif  pulvers pro Zeiteinheit zu eichen.  



  Es ist     ztt        bemerken,        dass    eine solche     Ei-          cllung    nur für ein gegebenes V     ibrationssysteln     Geltung hat. Wenn z.

   B. bei     konstanter    Im- c       pulszahl.    eine der Variablen, wie der Luft  spalt., die     Grösse    und Anzahl der     Dureh-          trittsöffnungen,    die Art. und Teilchengrösse  des Schleifpulvers, verändert wird, so ist eine  etwas abweichende     Eiehkurve    zu erwarten. ,  Diese kann jedoch leicht. experimentell fest  gestellt werden und hat innerhalb der später  angeführten Grenzen praktisch keinen oder  einen nur geringen Einfluss auf die Durch  führung des Verfahrens.  



  Es ist ferner zu bemerken, und das ist  etwas überraschend, date bei einer gegebenen  Magnetspannung beim eben beschriebenen.     Vi-          brationsspstein.        unabhängig    von der Niveau  höhe des     Schleifpulvers    im     zvl.indrisehen    Teil  des     Behälters    10 ein praktisch     gleichförmiger     Fluss des Pulvers stattfindet.  



  Es soll. hier auch auf die Tatsache ver  wiesen werden, dass der Stromkreis für das       Solenoid    16, welches das     Quetschventil    15  steuert, und der Stromkreis für den Elektro  magneten     44,    der den     Vibrator    betätigt, .beide  eingeschaltet werden, wenn der Fussschalter  1.9 geschlossen wird. Es ist vorzuziehen, diese  beiden Vorrichtungen gleichzeitig zu betätigen,  so dass das Schleifmittel dem     Gas    nur dann  zugeführt wird, wenn     die    Leitung 12     zum     Handstück 13 offen ist.

   Auf diese     Weise    kann  sich kein     Sehleifmit.tel    in der     Mischkammer     11 ansammeln, was eine     Ungleichmässigkeit     des der Düse 14 zugeführten\ Gemisches zur  Folge haben könnte. Ein solcher Zustand wäre  jedoch nur temporär und würde keinen Seha  den verursachen, doch ist ein gleichförmiger,  glatter Verlauf des Arbeitsganges     erwünscht,     und dies kann durch     gleichzeitiges    Öffnen      des Quetschventils 15 und Vibrieren der       Misehv        orr        ichtung    erreicht werden.  



  Das Handstück 13 umfasst einen     rohrför-          migen    Handgriff 55 mit geschweiftem Ende  <B>5</B>6, durch das die zwischen Ventil 15 und  Handstück flexibel gestaltete Leitung 12 ein  tritt. Am andern Ende ist der Handgriff mit  einem Innengewinde 57 versehen, das den mit  Aussengewinde versehenen Teil 58 am Hinter  ende des Verbindungsstückes 59 aufnimmt.  Der Vorderteil 60 des Verbindungsstückes  weist eine Gelenkpfanne 61 auf, die mit dem  kugeligen Kopf 62 des hohlen Stückes 63 zu  zusammenwirkt.

   Der Kugelkopf wird von der  Manschette 64 festgehalten, wobei     zwischen          Kugelkop        k    und dem     einwärtsragenden    Rand       der    Manschette eine Dichtung 65 vorgesehen  ist, die gegen den Kugelkopf gedrückt wer  (len kann, indem man die Manschette 64 fest  schraubt. Zu diesem Zwecke ist der abge  setzte Teil 60 und das Innere der Manschette       6-1.    mit einem Gewinde 66 versehen.  



  Im Innern weist das Verbindungsstück  59 eine Bohrung 67 auf, deren     Axe    sich mit  der der Bohrung 68 im hohlen Stück 63 im  Zentrum des Kugelkopfes 62 schneidet. In       dem    kugeligen Kopf 62 des hohlen Stückes 63  ist die Bohrung konisch, vgl. 69, um das Stück  63     verschwenken    zu können, ohne den Lei  tungsquerschnitt für den Strom des Gemisches  aus Gas und Schleifmittel zu beeinträchtigen.  



  Das Stück 59 ist hinten mit einer abge  setzten Verlängerung 70 versehen, die am  Ende eine Verdickung 71 aufweist. Das Ende  der flexiblen Leitung 12 ist über diese gezogen  und dann mit Draht 72 dicht auf dem Teil  <B>70</B> befestigt.  



  Am äussern Ende weist das hohle Stück 63  ein Gewinde 73 auf, das mit. einem entspre  chenden Gewinde im Innern des     Winkelstük-          kes    74, das die Düse 14 trägt,     zusammenwirkt.     



  Für den (mit dem bis jetzt beschriebenen  Apparat     erzeugbaren)        Gas-Schleifmittelstrom          müssen    auch noch gewisse andere Faktoren       herüelmichtigt    werden. So wurde z. B. nach       langem    Experimentieren und Forschen ge  funden, dass eine mehr oder weniger ideale  Beziehung zwischen folgenden Faktoren be-    stehen sollte:     Angewendeter    Gasdruck, Grösse  der Düse, Grösse und Art der Schleifmittel  teilchen, Anzahl der     Schleifmittelteilchen    pro  Gaseinheit und Geschwindigkeit des austre  tenden Gasstromes. Diese Faktoren werden  nachstehend eingehend diskutiert.  



  Um mit dem Schleifmittel zu beginnen,  sollte dies vorzugsweise eine Härte von 7 bis 9  der     Mohsschen    Skala aufweisen. Aluminium  oxyd, das eine Härte von etwa 9 hat, fällt in  diesen Bereich, und dessen Verwendung wird  infolge seiner     Ungiftigkeit    und leichten Er  hältlichkeit bevorzugt. Andere Schleifmittel,  die man verwenden könnte, sind Silizium  karbid oder     Siliziumdioxyd,    doch werden diese  wegen der     Silikosegefahr    nicht bevorzugt.  



  Zur Erreichung bester Ergebnisse ist es  wichtig, dass das Schleifmittel so hergestellt  ist, dass die Einzelteilchen scharfe Kanten und  Spitzen aufweisen, statt verhältnismässig  glatte oder abgerundete Oberflächen. Dies ist  notwendig zur Sicherung einer richtigen, ver  hältnismässig rasch verlaufenden Materialab  nahme am zu bearbeitenden Gegenstand.  



  Die Grösse der     Einzelteilchen    kann eben  falls zur Erreichung bester Ergebnisse von  beträchtlicher Bedeutung sein, und Versuche  ergaben, dass ein Schleifmittel, bei dem wenig  stens der Hauptanteil der Einzelteilchen eine  Grösse von 10 bis 44     Mikron    aufweist, aus  gezeichnete und     vollkommen    befriedigende  Ergebnisse liefert, wobei ein solches mit Teil  chengrössen in einem Bereich von 20 bis 30       Mikr    an Resultate ergab, die wenigstens unter  gewissen Bedingungen noch überlegen sind.

   In  diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass  es, nachdem der Gas-.und     Schleifmittelstrom     seine Funktion erfüllt hat, sehr erwünscht ist,  die     Schleifmittelteilchen    von der Luft abzu  trennen und zu     sammeln,    so dass sie im Ar  beitsraum keinen Staub bilden. Zu diesem  Zweck wurde eine Saugvorrichtung     entwik-          kelt,    welche jedoch nicht beschrieben wird,  da. sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung  bildet.

   Es genügt zu sagen, dass zur wirk  samen Sammlung der Teilchen des Schleif  mittels, nachdem sie ihre Funktion     erfüllt     haben, diese nicht kleiner als etwa 10     Mikron              und    nicht grösser als etwa 44     Mikron    sein  sollten. Wenn die Teilchen unter die ange  gebene Teilchengrösse fallen, ist es äusserst       schwierig,    wenn nicht gar unmöglich, sie voll  ständig von der Luft zu trennen und in einem  Staubsammler zu fangen.

   Wenn sie zu gross  sind, ist es sehr schwierig, sie nach dem Auf  treffen auf den zu bearbeitenden     Gegenstand          abzufangen,    da das Gewicht eines grösseren  Teilchens seine Erfassung durch einen Saug  apparat erschwert.  



  Es ist ferner zu     bemerken,    dass oberhalb  der obern     Grössenordnung    die Teilchen in  ihrer Schleifwirkung für die oben, angege  benen Zwecke zu grob sind.  



  Der nächste zu diskutierende Faktor ist  die Grösse der     Öffnung    der Düse 14. In erster  Linie muss diese Düse ans gegen das Schleif  mittel äusserst widerstandsfähigem Material.  bestehen. Zu diesem Zwecke stehen verschie  dene Stoffe zur Verfügung, wie z. B. Saphir,       Borkarbid,        Siliziumkarbid,        Wolframkarbid     und gesinterte Karbide des Wolframs, Titans,       Tantals    und     Niobs,    doch wird gesintertes       Wolframkarbid    vorgezogen.  



  Nach langwierigen Versuchen wurde gefun  den, dass bei einer Düse mit kreisförmiger  Austrittsöffnung die besten Ergebnisse für  die erwähnte Grösse der     Schleifinittelteilchen     bei einem Durchmesser zwischen 0,355 und  0,635 mm liegen. Als Querschnitt ausge  drückt 0,096 bis 0,316     mm2.    Vorzugsweise wird  der Durchmesser für die lichte Weite der  Düse zwischen 0,381 und 0,508 mm gewählt.  



  Wenn die Düsenöffnung zu klein ist., ist  die vom     Gas-Schleifmittelstrahl    getroffene Ge  genstandsfläche zu beschränkt, und man  braucht mehr Zeit, um eine bestimmte Ma  terialabnahme auszuführen. Ferner ist die  Düsenöffnung, je kleiner sie ist, mehr der  Gefahr der Verstopfung ausgesetzt. Ausser  dem kann bei zu kleiner Öffnung die Ge  schwindigkeit des Gasstromes zu gering wer  den, um eine befriedigende     Aufladung    des  Gases mit Schleifmittel in der Kammer 11 zu  gewährleisten.

   Anderseits kann es, wenn die  Düse zu gross ist, unmöglich werden, die  andern Faktoren, welche zur     Erreiehung    eines    befriedigenden Arbeitsverlaufes     %vesentlicli     sind und die zum Teil oben erwähnt wurden,  während andere später diskutiert werden, zu  beherrschen.  



  Es soll auch etwas über die     Län-e    der  Düse 14 gesagt werden. Dieser Faktor ist  nicht ausserordentlich kritisch, und es wurden  gute Ergebnisse im Bereich von 3,17 bis  <B>12,70</B> mm erzielt, doch ist zur     Erreiehung     eines guten Wirkungsgrades eine Länge von  6,35 bis 9,52 mm am     zweelzmässigsten.     



  Die     Anzahl.    der     Sehleifmittelteilehen    pro       Gasv        olumeneinheit    ist ebenfalls ein wichtiger  Faktor. So erhöhen z. B. zu wenig Teilchen  pro Kubikzentimeter die Zeit zur     Durchfüh-          rung    der vorzunehmenden Arbeit. Zu viel  Teilchen pro Kubikzentimeter Gas     bewirken     eine     Herabsetzung    der     Sehlcifwirkung,    wahr  seheinlich, weil die     vozn    Arbeitsstück abpral  lenden Teilchen die auf dieses auftreffenden  Teilchen stören.

   Zu viele Teilchen     be.eint.räeli-          tigen    auch die Sieht des Arbeiters. Unter Be  rücksichtigung dieser     Faktoren    wurde nach  vielen Versuchen gefunden, dass die besten  Ergebnisse erreicht werden können, wenn die  Zahl der dem durch die     Misehkammer    strö  menden Gas zugeführten Teilchen zwischen  0,3 X 106 und 3,0 X 106 pro 16,4     cms    Gas be  trägt. Alle Angaben betreffend das Gas  volumen beziehen sich auf Gas bei     Atino-          sphä.rendruek.     



  Beim Arbeiten mit Teilchen, die so klein  sind wie die hier verwendeten, ist es natür  lich äusserst schwierig, deren Zahl zu be  stimmen, insbesondere dann, wenn die     Teil-          ehengrösse    stark variiert. Deswegen ist jede  Berechnung in dieser Hinsieht bestenfalls eine  Annäherung. Zur Festsetzung der oben an  geführten Grenzwerte kann man jedoch fol  gende     Bereehnungsmethode    anwenden, die  Resultate zeitigt, auf die man sich bei der An  wendung des beschriebenen Apparates stützen  kann.  



  Das erste, was in Betracht gezogen wer  den muss, ist der mengenmässige Anteil der  Teilchengrössen im verwendeten Schleifmittel,  da es bei der Herstellung so feiner Schleif  mittel unmöglich ist, eine     absohtt    gleichmässige      Grösse einzuhalten. So kann z. B. eine Reihe       vmi        Aluminiumoxydpulvern    von 61 Maschen  pro Quadratzentimeter Feinheit beträchtliche  Variationen im Anteil der Teilchengrössen       aufweisen.    Der Anteil der einzelnen Grössen       kann    durch Abschlämmen in Wasser bestimmt   erden, wobei man die Teilchengrösse nach       dem        Stokesehen    Gesetz berechnet.

   Die Zahl       der    Teilchen, der pro Zeiteinheit der Volumen  einheit Gas zugeführt werden, lässt sich dann       bestimmen,    indem man das Gewicht der pro       Zciteinbeit    verbrauchten Teilchen mit der  Zahl der Teilchen pro Gewichtseinheit multi  pliziert.

   Dividiert man das erhaltene Produkt       niit    der Anzahl Kubikzentimeter verbrauch  t     em    Gas bei Atmosphärendruck pro     Zeitein-          !ieit,    so erhält man eine genügend genaue An  i     ii        'iberun,'   <B>-</B>     für        die        Zahl        der        pro        Kubikzenti-          meter    ('las verwendeten Teilchen.  



  Im Zusammenhang mit der Zahl der ver  wendeten Teilchen kann sieh die Frage er  geben, ob es nicht einfacher wäre, diese als  Teilchenzahl pro Zeiteinheit auszudrücken.  Die Teilchenzahl pro Kubikzentimeter Gas  ausgedrückt ergibt jedoch ein Mass, das vom  Düsendurchmesser unabhängig ist.  



  Der nächste nun zu untersuchende Faktor  ist die Austrittsgeschwindigkeit des Gemisch  stromes aus der Düse. Diese ist sehr schwie  rig zu messen, doch ergibt folgende Technik  eine Zahl, welche für die Durchführung des  Verfahrens genügend genau ist. Das verwen  dete Gasvolumen pro Zeiteinheit wird bei  Atmosphärendruck gemessen und durch den  Querschnitt der     Austrittsöffnung    der Düse  dividiert, wobei man die Geschwindigkeit er  hält; diese muss zwischen etwa 508 und 2540 m  pro Sekunde liegen. Unterhalb 508 m pro Se  kunde ist die Schleifwirkung des Gemisch  strahls unzulässig gering, und oberhalb 2540 m  ist sie, wenn man, wie oben beschrieben, die  optimale Anzahl Teilchen verwendet, wieder       Tierabgesetzt,    wahrscheinlich infolge der Stö  rung der Teilchen unter sich.

   Ferner ist bei  höheren Geschwindigkeiten der Verschleiss der       1)fse    und anderer Teile der Anlage grösser  als bei niedrigeren Geschwindigkeiten.    leer Gasdruck ist natürlich auch ein wich  tiger Faktor, doch wurde gefunden, dass er  nicht so kritisch ist wie z. B. die Anzahl der  Teilchen pro     Gasvohlmeneinheit    und die Strö  mungsgeschwindigkeit. Tatsächlich kann der  Dreck des der Leitung 9 vom Druckregler 8  zugeführten Gases in ziemlich weiten     Grenzen     variieren. Immerhin ist ein Gasdruck zwischen  2,45 und 5,25 Atmosphären am Regler 8  zweckmässig, und die meiste Schleifarbeit     kanp     wahrscheinlich mit Drücken zwischen 4,2 und  4,55 Atmosphären erfolgen.

   Es wurde aber  auch schon mit Drücken von annähernd 14  Atmosphären gearbeitet, doch ist es in diesem  Zusammenhang interessant festzustellen, dass  zwischen etwa 5,25 und 13,6 Atmosphären,  wenn die andern Faktoren sonst Bleichblei  ben, nur ein geringer Unterschied der Ge  schwindigkeit der Materialabtragung festzu  stellen ist.  



  Ist jedoch der Druck am Regler unter  halb 2,45 Atmosphären, so sinkt die Arbeits  geschwindigkeit rasch auf einen Punkt ab, wo  diese Art der Materialabnahme nicht mehr  wirtschaftlich ist.  



  Alle oben genannten Druckzahlen wurden  am Regler 8 gemessen, und man muss sich be  wusst sein, dass     zwischen    dem Regler und der  Düse ein kleiner Druckabfall besteht. Dieser  hängt natürlich von einer Anzahl Faktoren  ab, z. B. der Länge der Leitung und dem       Druckerlust    im Mischer und im     Quetsch-          ventil.    Bei einiger Erfahrung kann der Ar  beiter rasch bestimmen, bei welchem Druck  am Regler sich die besten Ergebnisse für eine  spezielle Materialabnahme ergeben.  



  Es soll nun kurz die Arbeitsweise geschil  dert werden. Der Arbeitende wird zunächst  die Art der vorzunehmenden Entfernung von  Material von einem Gegenstand feststellen.  Dann wird er den Widerstand mittels des  Voltmeters 54 derart einstellen, dass die rich  tige     Schleifmittelzufuhr    gesichert ist. Er wird  auch den Gasdruck vom Behälter 6 her ein  schalten und mittels des Reglers 8 auf die  richtige Höhe einstellen. Dann ist er bereit,  die Behandlung aufzunehmen. Er wird das  Handstück 13 so halten, dass der schleifmittel-           haltige    Gasstrom richtig auf die zu entfer  nende Materialstelle trifft.

   Nun wird er den  Fussschalter einschalten, wodurch das     Quetsch-          ventil    15 geöffnet und der     Vibrator    in Betrieb       genommen    wird. Die Düse 14 wird so weit  vom Arbeitsgegenstand weg gehalten, als es  erforderlich ist, um die besten Ergebnisse zu  erzielen; dies lässt sich nach wenig Übung und  Erfahrung leicht feststellen. Es genügt zu  sagen, dass, je näher die Düse beim Material  ist, desto schärfer und feiner bohrt sich der  mit     Schleifmittel    beladene Gasstrom in die zu  behandelnde Materialstelle und desto mehr  laufen die Seiten der Bohrung parallel.

   Ent  fernt man die Düse weiter von der zu bearbei  tenden Stelle, so hat der Strom die Neigung,  sich nach aussen zu erweitern, was natürlich  die Schleifwirkung ändert und die Neigung  der Wände der erzeugten Vertiefung im Ma  terial ebenfalls.    Während der Arbeit kann der Arbeitende  durch Schliessen und Öffnen des Schalters 19  nach Bedarf den Strahl abstellen oder ein  schalten.

      Wenn die Schleifwirkung mit fortschrei  tender Arbeit verändert werden muss, kann die       Schleifmittelzufuhr    rasch und einfach durch  Verstellen des Widerstandes und dadurch  Veränderung der Spannung im     Vibrator    ver  ändert werden, und das Voltmeter wird natür  lich die Änderung anzeigen, wobei direkt die  entsprechende     Sehleifmittelzufuhr    oder die       Spannung    ablesbar sein kann.  



  Die Menge Schleifmittel, die dem durch  die Kammer 11 strömenden Druckgas zuge  führt wird, kann in der beschriebenen Weise  in weiten Grenzen verändert werden, und die  zugeführte Menge ist. bei jeder Einstellung  bemerkenswert konstant, und zwar ungeachtet  dessen, ob der Behälter 10 nahezu voll oder       nahezu    leer ist. Diese Leichtigkeit der Ver  änderung der Zufuhr bei jeweiliger Gleich  mässigkeit derselben bei jeder     Einstellung    ist  eines der wichtigsten Merkmale der beschrie  benen Vorrichtung.

   Es ist     zu    erwähnen, dass  bei der Apparatur, mit der ein grosser Teil  der Experimente durchgeführt wurde, der    Behälter 16 etwa 15 ein hoch ist.,     und    wenn  er praktisch mit einem.     Aluminiumoxydpulver     gefüllt ist, dessen Eigenschaften im Rahmen  der oben angeführten Grenzen liegen, etwa  2,265 kg wiegt, während er, wenn er nur ein  Viertel voll ist, nur etwa 1,668 kg     wiegt.    Die  ser Gewichtsunterschied zwischen dem vollen  und viertelvollen Behälter bedingt einen  wesentlichen Unterschied in der     :Masse,    die  vibriert werden muss, und trotzdem bleibt die  Zufuhr des Schleifmittels zum Gasstrom für  eine gegebene Spannung nahezu konstant.

    Natürlich wird die Amplitude der Vibration  des Behälters mit verschiedenen Mengen  Schleifmittel im Behälter 10 verschieden, und  es ist anzunehmen, dass dies die Kompensation  der Gewichtsveränderung bewirkt, so dass  eine gleichmässige Zufuhr bei jeder     Spannung     erhalten bleibt.  



  Die Amplitude der dein Behälter 10 erteil  ten Vibration wurde sorgfältig und genau ge  messen und die Amplitude des vollen Behäl  ters mit derjenigen des viertelvollen Behäl  ters verglichen. Die horizontale Komponente  wurde auf dem Niveau der Grundplatte 24  und die vertikale Komponente oben an der  Ausbuchtung des Deckels 26 in der Mitte ge  messen. Für eine Art von Schleifmittel, das  mit einer gewünschten mittleren Geschwindig  keit zugeführt wurde, war die horizontale  Komponente bei praktisch vollem Behälter  10, 0,381 mm. Gleichzeitig war die     vertikale     Komponente 0,127 mm. Wenn jedoch der Be  hälter nur     1/@    voll war, war die horizontale  Komponente 0,432 mm und die vertikale  0,335 mm.  



  Wenn die     Zuführungsgeschwindigkeit    nahe  beim Minimum der oben gegebenen Grenzen  war, z. B. 0,36 X     10s    Teilchen pro 16,4     em3     Gas, war die horizontale Bewegungskompo  nente für den vollen Behälter 0,228 mm und  die vertikale 0,025 mm, während die entspre  chenden Komponenten für den viertelvollen  Behälter 0,254 mm bzw. 0,152 mm waren.  



  Beim andern Extrem, nämlich bei einer       Zuführgeschwindigkeit,    bei der die Mischung  nahezu die maximale Anzahl Teilchen enthielt  (2,99 X 10e Teilchen pro 16,4     cm3    Gas), war      die horizontale Komponente für den     vollere     Behälter 0,457 mm und die vertikale Kom  ponente 0,178 mm und beim viertelvollen     Be-          Mlter    0,508 bzw. 0,457.

Claims (1)

1'ATBNTANBPRLTCH I: Verfahren zur Erzeugung eines mit einem Schleifmittel beladenen Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass man pulverförmiges Sehleifniittel einem unter Druck zuströmen den Gas in einer.

Menge von 0,3 X 10s bis 3,0 'z- 106 Teilchen pro 16,-1 cm3 Gas bei Atmosphärendruck zuführt und das mit dem Schleifmittel beladene Gas durch eine Düse abgibt, deren Austrittsöffnung einen solchen Qnei-selniitt aufweist, dass der beladene Gas strom eine Austrittsgeschwindigkeit von 508 bis ?540 m pro Sekunde aufweist. UNTERANSPRÜCHE : 1.

Verfahren nach Patentanspruch I, da- dureh gekennzeichnet, dass ein Schleifmittel verwendet wird, bei dem die Hauptmenge der 'Peilehen eine Grösse zwischen 10 und 44 Mi- kron aufweist. :.'. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse verwendet wird, deren Austritts- üffnung einen Querschnitt, von 0,096 bis 0,316 min\= aufweist. 3.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das unter Druel: zuströmende Gas durch einen das Schleifmittel enthaltenden Behälter führt und diesen Behälter derart vibriert, dass dem Gas die 0,3 X<B>1.06</B> bis 3,0 X 106 Sehleifmit.tel- teilehen pro 16,4 cin3 Gas zugeführt werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifmittel verwendet wird, bei dem die Teilchengrösse zwischen 10 und 44 Mikron Lied. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Düse verwendet wird, deren Austrittsöffnung einen Querschnitt von 0,096 bis 0,31.6 mm 2 aufweist. PATENTANSPRUCH It: Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie eine Düse, eine Quelle für komprimiertes Gas, eine Leitung, welche die Gasquelle mit der Düse verbindet, ein Ventil zur Kontrolle der Strömung durch die Leitung, einen Behälter für das Schleifmittel, eine Vorrichtung zur Einführung des Schleif mittels in die Leitung und Mittel zur Vibra- tion des Behälters aufweist. UNTERANSPRÜCHE: 6.

Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vibration des Behälters demselben eine verti kale und eine horizontale Vibrationskompo- nente erteilen. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel auf weist, welche die Amplitude der dem Behälter erteilten Vibration zu verändern gestatten. B.

Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifmit- telbehälter einen Trichter aufweist, der in eine Mischkammer von kleinerer Kapazität als der Behälter mündet, wobei die Leitung von der Gasquelle auf einer Seite der Mischkam mer eintritt und die Leitung zur Düse an einer andern Seite der Kammer austritt. 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass die Mittel zur Vibration des Behäl ters demselben eine horizontale und eine ver tikale Vibrationskomponente erteilen. 10.

Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8 und 9, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Amplitude der dem Behälter er teilten Vibration zu verändern gestatten. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorge sehen sind, um das Ventil Lind die Mittel für die Vibration des Behälters gleichzeitig zu be tätigen.

1,'2. Vorrichtung nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass zwischen dem Behälter und der Mischkammer eine Lochplatte vorgesehen ist, deren Öffnungen so klein sind, dass ein Durch tritt des Schleifmittels in die Mischkammer erfolgt, wenn der Behälter ruht. 13. Vorrichtung nach Patentansprueli II und Unteransprüchen 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanschlüsse an die Mischkammer zueinander im rechten Win kel stehen. 14.

Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 8, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vibration des Behälters demselben eine vertikale und eine horizontale Vibrationskomponent.e er teilen. 15. Vorrichtung nach Patenta.nspi-ueh Il und Unteransprüchen 8 und 12, dadurch '.ge- kennzeichnet, dass die Mittel zur Vibration des Behälters demselben eine vertikale und hori zontale Vibrationskomponeiite erteilen.

<B>16.</B> Vorrichtung nach Patentansprueli 11 und Unteransprüchen 8 und 12, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche die Amplitude der dem Behälter er teilten Vibration zu verändern gestatten.